一、鑄造生產(chǎn)的現(xiàn)狀與問(wèn)題

　　目前，鑄造業(yè)的大力發(fā)展和技術(shù)改造力度的逐年加大，促進(jìn)了鑄造技術(shù)的不斷提高和工藝突破。使鑄造生產(chǎn)提出了更新、更高的鑄造生產(chǎn)技術(shù)要求。也為鑄造機(jī)械化裝備提出了更新的要求。如何使鑄造裝備能滿足日趨發(fā)展的鑄造工業(yè)革命、鑄造專業(yè)化生產(chǎn)；如何使鑄造裝備能滿足大生產(chǎn)能力的、低能耗環(huán)保型的，實(shí)現(xiàn)人機(jī)和諧的機(jī)械化裝備和自動(dòng)化生產(chǎn)線。而國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的鑄造裝備技術(shù)水平和生產(chǎn)能力，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能達(dá)到這種鑄造業(yè)發(fā)展水平的要求，只能滿足一般鑄造工藝水平。

　　鑄造生產(chǎn)企業(yè)在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中，雖然取得一定的經(jīng)濟(jì)效益，為工業(yè)革命的發(fā)展做出了貢獻(xiàn)。但同時(shí)，亦給人類的生存環(huán)境造成了一定的影響。在鑄造企業(yè)群體性的都普遍存在著不同程度的環(huán)境污染問(wèn)題,在企業(yè)內(nèi)部亦存在較大的生產(chǎn)管理、工藝流程、裝備技術(shù)的問(wèn)題。

　　這些都是現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。也是丞待得到改善、解決的現(xiàn)狀。

　　1.現(xiàn)狀特征

　　砂處理系統(tǒng)是鑄造車間工作環(huán)境比較復(fù)雜和惡劣場(chǎng)所之一。其現(xiàn)狀特征在：

　?。?）在型砂制備工步，混合配制的輔（粉）料多，對(duì)車間單元環(huán)境的粉塵污染嚴(yán)重。

　?。?）在落砂工步，熱舊砂對(duì)車間外界環(huán)境的影響（濕度、溫度）較大，在振動(dòng)狀態(tài)下工作的落砂機(jī)振動(dòng)噪音較大。

　?。?）在清理、后處理工步，鑄件、鐵雜物、混合物較多，拋丸和磨削處理對(duì)車間環(huán)境的粉塵污染、噪音污染嚴(yán)重。

　?。?）在砂處理輸送環(huán)節(jié)，振動(dòng)輸送機(jī)、皮帶輸送機(jī)的運(yùn)行，對(duì)其環(huán)境的粉塵、高溫、熱氣和跑冒滴漏的污染影響很大。

　?。?）一般鑄造車間的工藝流程簡(jiǎn)單，應(yīng)用的機(jī)械設(shè)備落后，通風(fēng)除塵系統(tǒng)失效或不能匹配。造成鑄造車間工藝落后、裝備落后的被動(dòng)局面。

熔化工步也是鑄造車間工作環(huán)境比較惡劣場(chǎng)所之一，熔化過(guò)程的煙氣排放是重點(diǎn)污染源。配置的除塵系統(tǒng)不能匹配或缺失。造成煙氣的無(wú)序排放，影響環(huán)境。

　　2.問(wèn)題結(jié)癥

　　綜上所述，鑄造車間的綜合問(wèn)題結(jié)癥表現(xiàn)在：

　?。?）生產(chǎn)過(guò)程的工人操作原始、勞動(dòng)強(qiáng)度大、環(huán)境惡劣（表現(xiàn)在臟、亂、差）。

　?。?）機(jī)械化程度低，操作的機(jī)械設(shè)備落后、老化和安全隱患多。

　?。?）車間工藝布置、工藝流程零亂，機(jī)械化控制水平低，安全防護(hù)措施差。

　?。?）環(huán)境粉塵多、煙氣大，環(huán)保狀況差，排放不達(dá)標(biāo)。

　　（5）車間生產(chǎn)管理及產(chǎn)品質(zhì)量的檢測(cè)手段落后。

　　二、砂處理工藝技術(shù)改造

　　在鑄造生產(chǎn)中，與造型、制芯、清理、熔化工步相比，砂處理工藝環(huán)節(jié)有它的普遍性和特殊性，在技術(shù)改造過(guò)程中應(yīng)充分考慮以下幾個(gè)特點(diǎn)：

　　（1）工藝設(shè)備復(fù)雜，品種繁多，非標(biāo)設(shè)備、鋼結(jié)構(gòu)配套性強(qiáng)。

　　鑄造砂處理的工藝設(shè)備一般分：工藝設(shè)備、輸送設(shè)備、輔助設(shè)備、除塵設(shè)備等，大致共十二大類。設(shè)備的參數(shù)和規(guī)格繁多?，F(xiàn)有的鑄造設(shè)備已初步實(shí)行了系列化、通用化和標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、制造，使結(jié)構(gòu)、性能和配套性更加合理完善。非標(biāo)、鋼結(jié)構(gòu)配套性復(fù)雜，需要大量的設(shè)計(jì)工作和現(xiàn)場(chǎng)的施工安裝工作。而且，安裝調(diào)試、試生產(chǎn)階段也是一項(xiàng)重要而復(fù)雜的工作。

　　型砂制備的質(zhì)量不穩(wěn)定是造成鑄件廢品的重要原因之一。選擇合理的配置工藝，完善配套的工藝設(shè)備，以確保鑄造型砂質(zhì)量和技術(shù)指標(biāo)。因此，必須對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行嚴(yán)格管理、強(qiáng)化檢測(cè)控制手段。

　　據(jù)統(tǒng)計(jì)，一個(gè)20 t/h 生產(chǎn)能力的機(jī)械化單一砂砂處理單元，需要配套各種工藝設(shè)備大約有15種40臺(tái)之多。還不包括砂庫(kù)和鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)。工作量一般耗時(shí)3~5個(gè)月。

　?。?）物料搬運(yùn)量大，粉塵源多，噪音大，勞動(dòng)條件差。

在砂處理工藝過(guò)程中，各種物料的工藝處理、輸送和儲(chǔ)備，基本是一個(gè)作業(yè)系統(tǒng)的循環(huán)運(yùn)行。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，一個(gè)砂處理工步的造型材料如：新砂、舊砂、型砂、粘土、煤粉及輔料等的搬運(yùn)輸送量，往往占整個(gè)鑄造車間搬運(yùn)總量的50%左右。而且，輸送的粉料、顆粒散狀物料為主，粉塵揚(yáng)溢。造成作業(yè)區(qū)的環(huán)境污染。

所以，實(shí)現(xiàn)砂處理運(yùn)輸機(jī)械化和環(huán)保十分必要。

　?。?）砂處理程序系統(tǒng)，宜采用機(jī)械化、自動(dòng)化來(lái)實(shí)現(xiàn)操作。

　　盡管砂處理工藝過(guò)程比較復(fù)雜，但各工序間可以通過(guò)機(jī)械化輸送設(shè)備來(lái)相互銜接。構(gòu)成一個(gè)機(jī)械化程序的循環(huán)系統(tǒng)。隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，各種設(shè)備新技術(shù)的應(yīng)用，使鑄造生產(chǎn)砂處理過(guò)程的自動(dòng)化控制和操作得到改善。

　　如砂處理系統(tǒng)的模擬屏控制顯示、鑄造生產(chǎn)的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用、傳感器自動(dòng)化稱重等都可以實(shí)時(shí)反映出各種設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。有利于操作者的及時(shí)調(diào)整、控制和管理。

　　（4）砂處理程序系統(tǒng)的布置設(shè)計(jì)工作量大，土建結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

　　鑄造車間在新建或技改砂處理工步時(shí)，由于工藝要求選用的機(jī)械設(shè)備、輸送設(shè)備和通風(fēng)除塵設(shè)備，一般會(huì)充分利用地坑、架空、懸掛和平臺(tái)來(lái)合理安裝布置。使得砂處理機(jī)械化程度獲得最佳的運(yùn)行性能。但是，這給工藝設(shè)計(jì)帶來(lái)很大的工作量。其中包括：設(shè)備工藝布置設(shè)計(jì)、鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、土建基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，通風(fēng)除塵管路設(shè)計(jì)等（設(shè)計(jì)過(guò)程必須按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范進(jìn)行）。其過(guò)程比較復(fù)雜，是一個(gè)系統(tǒng)工程。

　　三、改造設(shè)計(jì)原則

　　將局部改造和整體改造相結(jié)合。鑄造車間及周邊環(huán)境進(jìn)行適當(dāng)?shù)墓に囌{(diào)整，和設(shè)備更新，改變現(xiàn)有臟、亂、差、污染嚴(yán)重的狀況，達(dá)到國(guó)家規(guī)定的環(huán)境保護(hù)要求，提高機(jī)械化和自動(dòng)化水平，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度。

　　1.基本原則 ?

　　按照鑄造行業(yè)準(zhǔn)入制度要求，進(jìn)行升級(jí)改造；根據(jù)鑄造生產(chǎn)的特點(diǎn)，按設(shè)計(jì)規(guī)范及工廠車間設(shè)計(jì)原則，進(jìn)行全面的車間工藝設(shè)計(jì)和科學(xué)、合理的布局；采用自動(dòng)化生產(chǎn)線，提高生產(chǎn)效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度；保證車間生產(chǎn)過(guò)程中的煙氣排放達(dá)標(biāo)，改善勞動(dòng)條件，成為具有國(guó)際先進(jìn)水平的綠色環(huán)保鑄造企業(yè)。

　　（1）根據(jù)國(guó)家相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策，以及消防、節(jié)能、環(huán)保和職業(yè)安全衛(wèi)生等方面的規(guī)范，進(jìn)行技術(shù)改造。

　?。?）以環(huán)境保護(hù)達(dá)標(biāo)為目的，提高機(jī)械化、自動(dòng)化程度和生產(chǎn)效率、減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度、保證鑄件質(zhì)量、減少污染，節(jié)約能源為設(shè)計(jì)原則。

　?。?）需以采用先進(jìn)的造型線為基礎(chǔ)，配套新工藝、新技術(shù)、新裝備，并加強(qiáng)工藝管理，提高質(zhì)量控制手段和檢測(cè)水平。

　?。?）鑄造生產(chǎn)性質(zhì)應(yīng)選擇大批量連續(xù)生產(chǎn)制，生產(chǎn)方式采用平行工作制，生產(chǎn)組織采用工部（段）、班組的組織形式。

　　（5）鑄造車間考慮由熔化、造型、砂處理、清理和除塵系統(tǒng)五大工部組成，并配套設(shè)置爐前快速分析、型砂試驗(yàn)室、原材料存放庫(kù)等輔助部門(mén)。

　?。?）為保證產(chǎn)品質(zhì)量要求、減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，應(yīng)采用先進(jìn)生產(chǎn)方式和崗位關(guān)鍵設(shè)備。在設(shè)備選型、制定方案時(shí)，既考慮工藝裝備的先進(jìn)性、適用性和可靠性，又注意到性價(jià)比的經(jīng)濟(jì)合理性。

　　（7）生產(chǎn)過(guò)程和物流作業(yè)均考慮采用機(jī)械化裝備完成。

　　2.改造設(shè)計(jì)與平面布置

　　（1）考慮分設(shè)鑄造聯(lián)合廠房（含熔化澆注、造型、砂處理及落砂清理工部）、制芯房、清理及加工廠房、表面處理及成品庫(kù)房、原輔材料庫(kù)等。

　?。?）按鑄造車間設(shè)計(jì)原則，根據(jù)通風(fēng)采光和改善環(huán)境的要求。按造型、澆注和砂處理設(shè)備布置要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。并按鑄造生產(chǎn)特點(diǎn)、具體情況和需要來(lái)調(diào)整布置。

　?。?）鑄件生產(chǎn)的工序?yàn)樵煨汀⒅菩?、熔煉澆注、砂處理、清理?/p>

　?。?）車間相對(duì)獨(dú)立，依次是原材料庫(kù)、造型澆注車間、砂處理車間和清理車間。

　?。?）廠房結(jié)構(gòu), 一般可以采用鋼結(jié)構(gòu)廠房，設(shè)通風(fēng)屋脊、采光天窗。廠房跨度及高度滿足設(shè)備布置及利用改善車間通風(fēng)采光要求。廠房長(zhǎng)度將結(jié)合工藝要求來(lái)調(diào)整。

　?。?）通風(fēng)除塵系統(tǒng), 對(duì)易產(chǎn)生粉塵源、煙氣的沖天爐、熔化澆注及砂處理、落砂清理和地溝送風(fēng)及排風(fēng)，盡量設(shè)置密封罩進(jìn)行封閉。

　　3.主要工藝及設(shè)備選用原則

　　（1）在粘土砂濕型鑄造中，型砂性能對(duì)鑄件質(zhì)量、鑄造廢品率有明顯影響。特別是當(dāng)采用高生產(chǎn)率的造型線和批量大、混砂周期短的高生產(chǎn)率混砂機(jī)時(shí)，型砂性能一旦失控，在短時(shí)間內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生大量廢品。為了能生產(chǎn)出高質(zhì)量、性能穩(wěn)定的型砂，砂處理工部除了配備與生產(chǎn)規(guī)模和造型方式相適應(yīng)的先進(jìn)的型砂制備設(shè)備外，還必須配備與之相適應(yīng)的先進(jìn)的型砂性能檢測(cè)和控制設(shè)備。

　　（2）布置型式∶砂處理工部采用多層塔式結(jié)構(gòu)布置，以簡(jiǎn)化物流、節(jié)能和控制占地面積。

　?。?）主要設(shè)備和基本參數(shù)∶采用高效混砂機(jī)及配套稱量、加水和在線型砂性能檢測(cè)控制儀，其余設(shè)備可以擇優(yōu)配套。砂處理工部可配置全套控制系統(tǒng)，采用PLC+PC集中控制，控制室設(shè)模擬屏。

　?。?）性能檢測(cè)與互聯(lián)網(wǎng)∶分設(shè)爐前快速分析、型砂試驗(yàn)室，以便對(duì)材質(zhì)、型砂性能進(jìn)行檢測(cè)。生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)管理采用互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)控制模式，進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

　　四、環(huán)境要求

　　應(yīng)根據(jù)具體的設(shè)備和生產(chǎn)操作環(huán)境需要，在不同工作場(chǎng)所設(shè)置良好的通風(fēng)、除塵、采光、采暖和降溫措施。

　　1．廢氣、粉塵治理

　?。?）對(duì)產(chǎn)生粉塵的設(shè)備或操作位置，需安裝設(shè)置除塵設(shè)備。

　?。?）對(duì)產(chǎn)生有異味氣體的設(shè)備或工作位置，安裝通風(fēng)換氣設(shè)備。

　　（3）對(duì)產(chǎn)生有害氣體的設(shè)備或操作位置，其氣體應(yīng)進(jìn)行綜合處理后排放。

　?。?）對(duì)產(chǎn)生粉塵、噪音的工藝設(shè)備，設(shè)密閉排風(fēng)罩隔聲除塵。

　　（5）粉塵治理標(biāo)準(zhǔn)：應(yīng)符合GBZ2-2002《工作場(chǎng)所有害因素職業(yè)接觸限值》中有關(guān)條文的要求。粉塵排放按照GB16297-1996《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》的要求。

　?。?）振動(dòng)設(shè)備應(yīng)采用消音壁或噪音衰減室隔離，使振動(dòng)噪音≤85dB（A）。

　　2．廢棄物的綜合利用及處置

　?。?）鑄造車間主要廢棄物主要有：廢砂、廢爐渣、除塵系統(tǒng)產(chǎn)生的生產(chǎn)性粉塵。這些廢棄物在車間內(nèi)先集中堆存，然后進(jìn)行再生回用。在運(yùn)輸過(guò)程應(yīng)采取防護(hù)措施，防止二次污染。

　?。?）節(jié)能措施：鑄造車間是耗能大戶，在充分考慮節(jié)能效果時(shí)。應(yīng)盡量采用新工藝、新設(shè)備、新技術(shù)來(lái)提高鑄件質(zhì)量，減少?gòu)U品和提高產(chǎn)品使用壽命，從而減少因多出廢品所消耗的能源，起到間接節(jié)能的效果。

　?。?）使用冷卻系統(tǒng)的冷卻水，進(jìn)行循環(huán)使用，不僅考慮節(jié)約水資源，而且節(jié)能。

　?。?）熔煉用回爐料采用凈化處理，從而降低熔煉過(guò)程的能耗。

　?。?）鑄造車間機(jī)械化運(yùn)輸設(shè)備較多，地坑、平臺(tái)較多，都存在不安全因素。同時(shí)存在眾多的塵源、噪聲源，嚴(yán)重影響工人的身心健康。應(yīng)考慮積極的防備措施。

　　五、應(yīng)注意的防護(hù)措施

　　1．防火防爆安全

　　（1）在沖天爐爐前地坑鋪設(shè)耐火磚；在地坑內(nèi)考慮排水措施以保證爐坑干燥，在爐周圍及上方作好防雨和防水措施，以免發(fā)生爆炸。

　　（2）車間內(nèi)設(shè)置消火栓，并配備各類型手提滅火器，減少車間的火災(zāi)危險(xiǎn)。

　　2．防機(jī)械傷害

　?。?）操作設(shè)備設(shè)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)，設(shè)有緊急停車按鈕，設(shè)置檢修用安全門(mén)。生產(chǎn)線應(yīng)符合國(guó)家安全性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)所要求的全部安全措施。

　?。?）各類運(yùn)動(dòng)部件均以醒目色彩著色。運(yùn)送鐵液設(shè)備裝設(shè)警鈴。

　?。?）車間所有機(jī)械傳動(dòng)部分均設(shè)防護(hù)罩。

　?。?）各設(shè)備布置安全距離符合安全要求。

　　（5）車間考慮安全門(mén)及疏散通道，以便車間發(fā)生火災(zāi)時(shí)撤離。

　?。?）沖天爐有斷電、防漏及停水報(bào)警器，正常運(yùn)轉(zhuǎn)突然停電時(shí)不能停水，停爐后爐溫降到室溫時(shí)才能停水。

　?。?）在拋丸清理區(qū)設(shè)置必要的護(hù)板、罩等，防止彈丸飛濺傷人。

　　3．安全防護(hù)

　　（1）地坑入口、鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)均應(yīng)設(shè)置保護(hù)網(wǎng)、防護(hù)欄桿。對(duì)于帶電設(shè)備、移動(dòng)設(shè)備應(yīng)有明顯的安全標(biāo)志，并有可靠的接零保護(hù)。并符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)JB5545-91《鑄造機(jī)械安全防護(hù)技術(shù)條件》。

　?。?）地溝內(nèi)考慮合適的照明，并根據(jù)實(shí)際情況考慮地溝通風(fēng)。

　?。?）熔化和澆注作業(yè)區(qū)屬于高溫、輻射熱和煙塵有害工作場(chǎng)所，包括在其它有害煙塵作業(yè)區(qū)，應(yīng)使用罩式抽風(fēng)除塵系統(tǒng)，加強(qiáng)通風(fēng)換氣。操作人員應(yīng)配置勞動(dòng)防護(hù)口罩、防輻射眼鏡、手套，穿勞保服、鞋等。

　　（4）其他還包括車間應(yīng)設(shè)置生活區(qū)，設(shè)更衣室、淋浴、休息室等。